Страница 1 из 3

1. К структурным компонентам клетки относятся:

2. Ядро состоит из:

3. Биологическая мембрана, покрывающая клетку, называется:

4. В состав биологических мембран входят:

5. Часть эукариотической клетки, в которой хранится основная наследственная информация, называется:

6. К органеллам относятся:

7. Состав цитоплазмы:

8. Число ядер в одной клетке обычно равно:

9. Тонкий слой углеводов на внешней поверхности плазмалеммы называется:

10. Поглощение клеткой крупных частиц называется:

Крупные молекулы биополимеров практически не транспортируются через мембраны, и все же они могут попадать внутрь клетки в результате эндоцитоза . Его разделяют на фагоцитоз и пиноцитоз . Эти процессы связаны с активной деятельностью и подвижностью цитоплазмы. Фагоцитоз - захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда даже целых клеток и их частей). Фагоцитоз и пиноцитоз протекают очень сходно, поэтому эти понятия отражают лишь различие в объемах поглощенных веществ. Общее для них то, что поглощенные вещества на поверхности клетки окружаются мембраной в виде вакуоли, которая перемещается внутрь клетки (или фагоцитозный, или пино-цитозный пузырек, рис. 19). Названные процессы связаны с затратой энергии; прекращение синтеза АТФ полностью их тормозит. На поверхности эпителиальных клеток, выстилающих, например, стенки кишечника, видны многочисленные микроворсинки , значительно увеличивающие поверхность, через которую происходит всасывание. Плазматическая мембрана принимает участие и в выведении веществ из клетки, это происходит в процессе экзоцитоза . Так выводятся гормоны, полисахариды, белки, жировые капли и другие продукты клетки. Они заключаются в пузырьки, ограниченные мембраной, и подходят к плазмалемме. Обе мембраны сливаются, и содержимое пузырька выводится в среду, окружающую клетку.

Клетки способны также поглощать макромолекулы и частицы, используя сходный с экзоцитозом механизм, но в обратной последовательности. Поглощенное вещество постепенно окружается небольшим участком плазматической мембраны , который сначала впячивается, а затем отщепляется, образуя внутриклеточный пузырек , содержащий захваченный клеткой материал ( рис.8-76). Такой процесс образования внутриклеточных пузырьков вокруг поглощенного клеткой материала называется эндоцитозом.

В зависимости от размера образующихся пузырьков различают два типа эндоцитоза:

Жидкость и растворенные вещества непрерывно поглощаются большинством клеток посредством пиноцитоза, тогда как большие частицы поглощаются главным образом специализированными клетками - фагоцитами . Поэтому термины "пиноцитоз" и "эндоцитоз" обычно употребляются в одном и том же смысле.

Пиноцитоз характеризуется поглощением и внутриклеточным разрушением макромолекулярных соединений, таких как белки и белковые комплексы, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липопротеины. Объектом пиноцитоза как фактора неспецифической иммунной защиты являются, в частности, токсины микроорганизмов.

На рис. B.1 показаны последовательные этапы захвата и внутриклеточного переваривания находящихся в экстрацеллюлярном пространстве растворимых макромолекул ( эндоцитоз макромолекул фагоцитами). Адгезия таких молекул на клетке может осуществляться двумя способами: неспецифическим - в результате случайной встречи молекул с клеткой, и специфическим, который зависит от предсуществующих рецепторов на поверхности пиноцитирующей клетки. В последнем случае внеклеточные вещества выступают в качестве лигандов, взаимодействующих с соответствующими рецепторами.

Адгезия веществ на клеточной поверхности приводит к локальной инвагинации (впячиванию) мембраны, завершающейся образованием пиноцитарного пузырька очень небольшого размера (приблизительно 0,1 микрона). Несколько слившихся пузырьков формируют более крупное образование - пиносому . На следующем этапе пиносомы сливаются с лизосомами , содержащими гидролитические ферменты, которые разрушают полимерные молекулы до мономеров. В тех случаях, когда процесс пиноцитоза реализуется через рецепторный аппарат, в пиносомах до слияния с лизосомами наблюдается отсоединение захваченных молекул от рецепторов, которые в составе дочерних пузырьков возвращаются на клеточную поверхность.

3.1. Создатели клеточной теории:

1. Э. Геккель и М. Шлейден

2. М. Шлейден и Т.Шванн

3. Ж.-Б. Ламарк и Т.Шванн

4. Р. Вирхов и М. Шлейден

3.2. К прокариотическим организмам относятся:

2. Вирусы и фаги

3. Бактерии и сине-зеленые водоросли

4. Растения и животные

3.3. Органоиды встречающиеся в прокариотической и эукариотической клетках:

1. Рибосомы

2. Клеточный центр

3. Митохондрии

4. Комплекс Гольджи

3.4. Основным химическим компонентом клеточной стенки прокариот является:

1. Целлюлоза

2.Муреин

3.5. Внутреннее содержимое клетки ограничивает поверхностная периферическая структура:

1. Плазмодесма

2. Компартмент

3. Плазмалемма

4. Гиалоплазма

3.6. Согласно жидкостно-мозаичной модели в основе клеточной мембраны лежит:

1. Бимолекулярный слой белков с молекулами углеводов на поверхности

2. Мономолекулярный слой липидов, покрытый снаружи и изнутри молекулами белка

3. Бимолекулярный слой полисахаридов, пронизанный молекулами белков

4. Бимолекулярный слой фосфолипидов, с которыми связаны белковые молекулы

3.7. Передачу информации в двух направлениях (из клетки и в клетку) обеспечивают:

1. Интегральные белки

2. Периферические белки

3. Полуинтегральные белки

4. Полисахариды

3.8. Углеводные цепи в гликокаликсе выполняют функцию:

2. Транспорта

3.Узнавания

4. Передачи информации

3.9. В прокариотической клетке структура, содержащая генетический аппарат, называется:

1. Хроматин

2. Нуклеоид

3. Нуклеотид

3.10. Плазматическая мембрана в клетках прокариот образует:

1.Мезосомы

2. Полисомы

3. Лизосомы

4. Микросомы

3.11. В клетках прокариот имеются органоиды:

1. Центриоли

2. Эндоплазматическая сеть

3. Комплекс Гольджи

4. Рибосомы

3.12. Ферментативный биохимический конвейер в клетках эукариот образуют:

1. Периферические белки

2. Погруженные (полуинтегральные) белки

3. Пронизывающие (интегральные) белки

4. Фосфолипиды

3.13. Поступление глюкозы в эритроциты происходит путем:

1. Простой диффузии

3. Облегченной диффузии

4. Экзоцитоза

3.14. Кислород проникает в клетку путем:

1. Простой диффузии

3. Облегченной диффузии

4. Экзоцитоза

3.15. Углекислый газ проникает в клетку путем:

1. Простой диффузии

3. Облегченной диффузии

4. Экзоцитоза

3.16. Вода проникает в клетку путем:

1. Простой диффузии

2. Осмоса

3. Облегченной диффузии

4. Экзоцитоза

3.17. При работе калий-натриевого насоса для поддержания физиологической концентрации ионов происходит перенос:

1.1-го иона натрия из клетки на каждые 3 иона калия в клетку

2. 2-х ионов натрия в клетку на каждые 3 иона калия из клетки

3. 3-х ионов натрия из клетки на каждые 2 иона калия в клетку

4. 2-х ионов натрия в клетку на каждые 3 иона калия в клетку

3.18. Макромолекулы и крупные частицы проникают через мембрану внутрь клетки путем:

1.Простой диффузии

2. Эндоцитоза

4. Облегченной диффузии

3.19. Макромолекулы и крупные частицы удаляются из клетки путем:

1. Простой диффузии

3. Облегченной диффузии

4. Экзоцитоза

3.20. Захват и поглощение клеткой крупных частиц называется:

1. Фагоцитоз

2. Экзоцитоз

3. Эндоцитоз

4. Пиноцитоз

3.21. Захват и поглощение клеткой жидкости и растворенных в ней веществ называется:

1. Фагоцитоз

2. Экзоцитоз

3. Эндоцитоз

4.Пиноцитоз

3.22. Углеводные цепи гликокаликса животных клеток обеспечивают:

1. Захват и поглощение

2. Защиту от чужеродных агентов

3. Секрецию

4. Межклеточное узнавание

3.23. Механическую устойчивость плазматической мембраны определяют

1. Углеводы

3. Внутриклеточные фибриллярные структуры

3.24. Постоянство формы клеток обеспечивается:

1. Цитоплазматической мембраной

2. Клеточной стенкой

3. Вакуолями

4. Жидкой цитоплазмой

3.25. Затрата энергии требуется при поступлении в клетку веществ с помощью:

1. Диффузии

2. Облегченной диффузии

4. К-Na насоса

3.26. Затрат энергии не происходит при поступлении веществ в клетку путем

1. Фаго- и пиноцитоза

2. Эндоцитоза и экзоцитоза

3. Пассивного транспорта

4. Активного транспорта

3.27. Ионы Na, К, Са поступают в клетку путем

1. Диффузии

2. Облегченной диффузии

4. Активного транспорта

3.28. Облегченная диффузия – это

1. Захват мембраной клетки жидких веществ и поступление их в цитоплазму клетки

2. Захват мембраной клетки твердых частиц и поступление их в цитоплазму

3. Перемещение нерастворимых в жирах веществ через ионные каналы в мембране

4. Перемещение веществ через мембрану против градиента концентрации

3.29. Пассивный транспорт – это

3. Избирательный транспорт в клетку веществ против градиента концентрации с затратой энергии

4. Поступление в клетку веществ по градиенту концентрации без затраты энергии

3.30.Активный транспорт - это

1. Захват мембраной клетки жидких веществ и перенос их в цитоплазму клетки

2. Захват мембраной клетки твердых частиц и перенос их в цитоплазму

3. Избирательный транспорт в клетку веществ против градиента концентрации с затратой энергии

4. Поступление в клетку веществ по градиенту концентрации без затраты энергии

3.31. Клеточные мембраны представляют комплекс:

1. Липопротеидный

2. Нуклеопротеидный

3. Гликолипиднй

4. Гликопротеидный

3.32. Органелла клетки – аппарат Гольджи является:

1. Немембранной

2. Одномембранной

3. Двумембранной

4. Специальной

3.33. Органелла клетки – митохондрия является:

1. Немембранной

2. Одномембранной

3. Двумембранной

4. Специальной

3.34. Органелла клетки – клеточный центр является:

1. Немембранной

2. Одномембранной

3. Двумембранной

4. Специальной

3.35. На шероховатой ЭПС происходит синтез:

1. Липидов

2. Стероидов

3. Белков

4. Витаминов

3.36. На гладкой ЭПС происходит синтез:

1. Нуклеопротеидов

2. Белков и хромопротеидов

3. Липидов и стероидов

4. Витаминов

3.37. Рибосомы располагаются на поверхности мембран:

1. Лизосом

2. Аппарата Гольджи

3. Гладкой ЭПС

4. Шероховатой ЭПС

3.38. В аппарате Гольджи формируются:

1. Ядрышки

2. Первичные лизосомы

3. Микротрубочки

4. Нейрофибриллы

3.39. Уплощенная цистерна-диск является элементом:

1. Эндоплазматической сети

2. Аппарата Гольджи

3. Митохондрий

4. Пластид

3.40. В осуществлении секреторной функции в клетке участвуют органеллы:

1. Аппарат Гольджи

2. Пероксисомы

3. Митохондрии

4. Пластиды

3.41. Первичные лизосомы образуются:

1. На цистернах аппарата Гольджи

2. На гладкой ЭПС

3. На шероховатой ЭПС

4. Из материала плазматической мембраны при фаго- и пиноцитозе

3.42. Вторичные лизосомы образуются:

1. На шероховатой ЭПС

2. Из материала плазматической мембраны при фаго- и пиноцитозе

3. Путем отшнуровки от пищеварительных вакуолей

4. В результате слияния первичных лизосом с фагоцитарными и пиноцитарными вакуолями

3.43. Вторичные лизосомы, содержащие нерасщепленный материал, называются:

1.Телолизосомами

2. Пероксисомами

3. Фагосомами

4. Пищеварительными вакуолями

3.44. Токсичная для клетки перекись водорода нейтрализуется:

1. На мембранах ЭПС

2. В пероксисомах

3. В аппарате Гольджи

4. В пищеварительных вакуолях

3.45. Митохондрии имеются:

1. Только в животной эукариотической клетке

2. Только в растительной эукариотической клетке

3. В эукариотических клетках животных и грибов

4. Во всех эукариотических клетках

3.46. Матрикс митохондрий ограничен:

1. Только наружной мембраной

2. Только внутренней мембрана

3. Наружной и внутренней мембраной

4. Не ограничен мембраной

3.47. Митохондрии:

1. Не имеют своей ДНК

2. Имеют линейную молекулу ДНК

3. Имеют кольцевую молекулу ДНК

4. Имеют триплет ДНК

3.48. Окислительно-восстановительные реакции в митохондриях происходят:

1. На их наружной мембране

2. На их внутренней мембране

3. В матриксе

4. На наружной и внутренней мембранах

3.49. Органоиды, содержащие собственную ДНК:

1. Митохондрии, комплекс Гольджи

2. Рибосомы, эндоплазматическая сеть

3. Центросома, пластиды

4. Митохондрии, пластиды

3.50. Крахмал запасается в органоидах клетки

1. Митохондриях

2. Лейкопластах

3. Лизосомах

4. Эндоплазматической сети

3.51. Гидролитическое расщепление высокомолекулярных веществ осуществляется в:

1. Аппарате Гольджи

2. Лизосомах

3. Эндоплазматической сети

4. В микротрубочках

3.52. Клеточный центр состоит из

1. Фибриллярных белков

2. Белков-ферментов

3. Углеводов

4. Липидов

3.53. ДНК содержится в:

1. ядре и митохондриях

2. гиалоплазме и митохондриях

3. митохондриях и лизосомах

4. хлоропластах и микротельцах

3.54. Образования НЕ характерные для эукариотических клеток:

1. Цитоплазматическая мембрана

2. Митохондрии

3. Рибосомы

4. Мезосомы

3.55. Функцией эндоплазматической сети НЕ является:

1. Транспорт веществ

2. Синтез белков

3. Синтез углеводов

4. Синтез АТФ

3.56. Процессы диссимиляции преимущественно проходят в органоидах:

1. Эндоплазматической сети и рибосомах

2. Комплексе Гольджи и пластидах

3. Митохондриях и пластидах

4. Митохондриях и лизосомах

3.57. Признак НЕ относящийся к характеристике органоидов клетки:

1. Структурные постоянные компоненты клетки

2. Структуры, имеющие мембранное или немембранное строение

3. Непостоянные образования клетки

4. Структуры, выполняющие определенные функции

2.58. Структура, НЕ являющаяся компонентом митохондрий:

1. Внутренняя мембрана

2. Матрикс

3. Граны

3.59. К компонентам лизосом относится:

1. Мембрана, протеолитические ферменты

2. Кристы, нуклеиновые кислоты

3. Граны, сложные углеводы

4. Протеолитические ферменты, кристы

3.60. Функция аппарата Гольджи:

1. Синтез белков

2. Синтез рибосом

3. Образование лизосом

4. Переваривание веществ

3.61. К структурным компонентом ядра НЕ относится:

1. Кариолимфа

2. Ядрышко

3. Вакуоль

4. Хроматин

3.62. Основной признак митохондрий:

1. Органоид вакоулярной системы

2. Расположены в зоне ядра

3. Не имеют постоянного места локализации в клетке

4. Количество их в клетке стабильно

3.63. Органоид, содержащий фермент, катализирующий расщепление пероксида водорода, называется:

1. Сферосома

2. Микротельца

3. Лизосома

4. Глиоксисома

3.64. В клетке рибосомы отсутствуют в:

1. Гиалоплазме

2. Митохондриях

3. Комплексе Гольджи

4. Пластидах

3.65. Процесс, происходящий в хлоропластах - это:

1. Гликолиз

2. Синтез углеводов

3. Образование перекиси водорода

4. Гидролиз белков

3.66. Ферменты, участвующие в реакциях цикла Кребса, находятся:

1. На наружной мембране митохондрий

2. На внутренней мембране митохондрий

3. В матриксе митохондрий

4. Между мембранами митохондрии

3.67. В митохондриях ферменты-переносчики электронов дыхательной цепи и ферменты фосфорилирования:

1. Связаны с наружной мембраной

2. Связаны с внутренней мембраной

3. Расположены в матриксе

4. Расположены между мембранами

3.68. Рибосомы могут быть связаны с:

1. Агранулярной ЭПС

2. Гранулярной ЭПС

3. Аппаратом Гольджи

4. Лизосомами

3.69. Синтез полипептидной цепи осуществляется:

1. В комплексе Гольджи

Захват и поглощение клеткой крупных частиц называется. Мембранный транспорт макромолекул и частиц: эндоцитоз и экзоцитоз (фагоцитоз и пиноцитоз)

Крупные молекулы биополимеров практически не транспортируются через мембраны, и все же они могут попадать внутрь клетки в результате эндоцитоза. Его разделяют на фагоцитоз и пиноцитоз. Эти процессы связаны с активной деятельностью и подвижностью цитоплазмы. Фагоцитоз - захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда даже целых клеток и их частей). Фагоцитоз и пиноцитоз протекают очень сходно, поэтому эти понятия отражают лишь различие в объемах поглощенных веществ. Общее для них то, что поглощенные вещества на поверхности клетки окружаются мембраной в виде вакуоли, которая перемещается внутрь клетки (или фагоцитозный, или пино-цитозный пузырек, рис. 19). Названные процессы связаны с затратой энергии; прекращение синтеза АТФ полностью их тормозит. На поверхности эпителиальных клеток, выстилающих, например, стенки кишечника, видны многочисленные микроворсинки, значительно увеличивающие поверхность, через которую происходит всасывание. Плазматическая мембрана принимает участие и в выведении веществ из клетки, это происходит в процессе экзоцитоза. Так выводятся гормоны, полисахариды, белки, жировые капли и другие продукты клетки. Они заключаются в пузырьки, ограниченные мембраной, и подходят к плазмалемме. Обе мембраны сливаются, и содержимое пузырька выводится в среду, окружающую клетку.

Клетки способны также поглощать макромолекулы и частицы, используя сходный с экзоцитозом механизм, но в обратной последовательности. Поглощенное вещество постепенно окружается небольшим участком плазматической мембраны, который сначала впячивается, а затем отщепляется, образуя внутриклеточный пузырек, содержащий захваченный клеткой материал (рис.8-76). Такой процесс образования внутриклеточных пузырьков вокруг поглощенного клеткой материала называется эндоцитозом.

В зависимости от размера образующихся пузырьков различают два типа эндоцитоза:

Жидкость и растворенные вещества непрерывно поглощаются большинством клеток посредством пиноцитоза, тогда как большие частицы поглощаются главным образом специализированными клетками - фагоцитами. Поэтому термины "пиноцитоз" и "эндоцитоз" обычно употребляются в одном и том же смысле.

Пиноцитоз характеризуется поглощением и внутриклеточным разрушением макромолекулярных соединений, таких как белки и белковые комплексы, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липопротеины. Объектом пиноцитоза как фактора неспецифической иммунной защиты являются, в частности, токсины микроорганизмов.

На рис. B.1 показаны последовательные этапы захвата и внутриклеточного переваривания находящихся в экстрацеллюлярном пространстве растворимых макромолекул (эндоцитоз макромолекул фагоцитами). Адгезия таких молекул на клетке может осуществляться двумя способами: неспецифическим - в результате случайной встречи молекул с клеткой, и специфическим, который зависит от предсуществующих рецепторов на поверхности пиноцитирующей клетки. В последнем случае внеклеточные вещества выступают в качестве лигандов, взаимодействующих с соответствующими рецепторами.

Адгезия веществ на клеточной поверхности приводит к локальной инвагинации (впячиванию) мембраны, завершающейся образованием пиноцитарного пузырька очень небольшого размера (приблизительно 0,1 микрона). Несколько слившихся пузырьков формируют более крупное образование - пиносому. На следующем этапе пиносомы сливаются с лизосомами, содержащими гидролитические ферменты, которые разрушают полимерные молекулы до мономеров. В тех случаях, когда процесс пиноцитоза реализуется через рецепторный аппарат, в пиносомах до слияния с лизосомами наблюдается отсоединение захваченных молекул от рецепторов, которые в составе дочерних пузырьков возвращаются на клеточную поверхность.

Неклеточные структуры

В организме животных, кроме отдельных клеток имеются и неклеточные структуры, которые относительно клеток являются вторичными.

Неклеточные структуры подразделяются на:

1) ядерные; 2) безъядерные

Ядерные - содержат ядро и возникают путем слияния клеток, или в следствие незавершенного деления. К таким образованьям относятся: симпласты и синцитии.

Симпласты - это большие образования, которые состоят из цитоплазмы и большого количества ядер. Примером симпластов являются скелетные мышцы, наружный слой трофобласта плаценты.

Синцитий или соклетия эти образования характеризуются тем, что после деления исходной клетки, вновь образованные клетки остаются соединенными между собой цитоплазматическими мостиками. Такая временная структура возникает во время развития мужских половых клеток, когда раздел клеточного тела полностью не завершен.

Безъядерные - это неклеточные структуры, которые представляют продукт жизнедеятельности отдельных групп клеток. Примером таких структур являются волокна и основное (аморфное) вещество соединительной ткани, которые продуцируются клетками фибробластами. Аналогами основного вещества является плазма крови и жидкая часть лимфы.

Необходимо подчеркнуть, что в организме встречаются и безядерные клетки. Эти элементы имеют в своем составе клеточную мембрану и цитоплазму, наделены ограниченными функциями и потеряли способность к самовоспроизведению в связи с отсутствием ядра. Это эритроциты и тромбоциты .

Общий план строения клетки

Эукариотическая клетка состоит из 3 основных компонентов:

1. Клеточной оболочки; 2. Цитоплазмы; 3.Ядра.

Клеточная оболочка отграничивает цитоплазму клетки от окружающей среды или от соседних клеток.

Цитоплазма в свою очередь состоит гиалоплазмы и организованных структур, к которым относятся органеллы и включения.

Ядро имеет ядерную оболочку, кариоплазму, хроматин (хромосомы), ядрышко.

Все перечисленные компоненты клеток взаимодействуя между собой выполняют функции обеспечения существования клетки, как единого целого.

СХЕМА 1. Структурные компоненты клетки

КЛЕТОЧНАЯ ОБОЛОЧКА

Клеточная оболочка (plasmolemma) - представляет собой поверхностную периферическую структуру, которая ограничивает клетку снаружи и обеспечивает ее непосредственную связь с внеклеточной средой, а следовательно, и со всеми веществами и факторами, воздействующими на клетку.

Строение

Клеточная оболочка состоит из 3 слоев (Рис.1):

1) наружный (надмембранный) слой - гликокаликс (Glicocalyx);

2) собственно мембрана (биологическая мембрана);

3) подмембранная пластинка (кортикальный слой плазмолеммы).

Гликокаликс - образован ассоциированным с плазмолеммой гликопротеидным и гликолипидным комплексами, в состав которых входят различные углеводы. Углеводы представлены длинными, ветвящимися цепочками полисахаридов, которые связаны с белками и липидами, находящимися в составе плазмолеммы. Толщина гликокаликса 3-4 нм, он присущ практически всем клеткам животного происхождения, но с разной степенью выраженности. Полисахаридные цепочки гликокаликса являются своеобразным аппаратом, при помощи которого происходит взаимоузнавание клеток и их взаимодействие с микроокружением.

Собственно мембрана (биологическая мембрана). Структурная организация биологической мембраны наиболее полно отражена в жидкостно - мозаичной модели Сингер-Никольского, согласно которой молекулы фосфолипидов контактируют своими гидрофобными концами (хвостами), и отталкиваясь гидрофильными концами (головками), образуют сплошной двойной слой.

В билипидный слой погружены полностью интегральные белки (это преимущественно гликопротеиды), полуинтегральные белки погружены частично. Эти две группы белков в билипидном слое мембраны располагаются таким образом, что их неполярные части входят в этот слой мембраны в местах локализации гидрофобных участков липидов (хвосты). Полярная часть молекулы белка взаимодействует с головками липидов обращена в сторону водной фазы.

Кроме этого часть белков расположена на поверхности билипидного слоя, это так называемые примембранные или периферические или адсорбированные белки.

Положение белковых молекул не является жестко лимитированным и в зависимости от функционального состояния клетки может происходить их взаимное перемещение в плоскости билипидного слоя.

Такая изменчивость положения белков, и сходная с мозаикой, топография микромолекулярных комплексов поверхности клетки, дала название жидкостно-мозаичной модели биологической мембраны.

Лабильность (подвижность) структур плазмолеммы зависит от содержания в ее составе молекул холестерина. Чем больше содержится холестерина в составе мембраны, тем легче происходит перемещение макромолекулярных белков в билипидном слое. Толщина биологической мембраны 5-7 нм.

Подмембранная пластинка (кортикальный слой) образована наиболее плотной частью цитоплазмы, богатой микрофилламентами и микротрубочками, которая образует высокоорганизованную сетку, при участии которой происходит перемещение интегральных белков плазмолеммы, обеспечивается цитоскелетная и локомоторная функции клетки, реализуются процессы экзоцитоза. Толщина этого слоя составляет около 1нм.

Функции

К основным функциям, выполняемым клеточной оболочкой относятся следующие:

1) разграничение;

2) транспорта веществ;

3) рецепция;

4) обеспечение межклеточных контактов.

Разграничение и транспорт метаболитов

Благодаря разграничению с окружающей средой клетка сохраняет своя свою индивидуальность, благодаря транспорту клетка может жить и функционировать. Обе эти функции являются взаимоисключающими и взаимодополняющими друг друга и оба процесса направлены на поддержку постоянства характеристик внутренней среды - гомеостаза клетки.

Транспорт из внешней среды внутрь клетки может быть активным и пассивным.

·Путем активного транспорта осуществляется перенос многих органических соединений против градиента плотности с затратой энергии за счет расщепления АТФ, с участием ферментных транспортных систем.

·Пассивный транспорт осуществляется путем диффузии и обеспечивает перенос воды, ионов, некоторых низкомолекулярных соединений.

Транспорт веществ из внешней среды внутрь клетки называется эндоцитозом , процесс выведения веществ из клетки носит название экзоцитоза .

Эндоцитоз делят на фагоцитоз и пиноцитоз.

Фагоцитоз - это захват и поглощение клеткой крупных частиц (бактерий, фрагментов других клеток).

Пиноцитоз - это захват микромолекулярных соединений, которые находятся в растворенном состоянии (жидкостей).

·Эндоцитоз протекает в несколько следующих друг за другом этапов:

1) Сорбция - поверхностью мембраны поглощаемых веществ, связывание которых с плазмолеммой определяется наличием на ее поверхность рецепторных молекул.

2) Образование впячиваний плазмолеммы внутрь клетки . Вначале впячивания имеют вид незамкнутых округлых пузырьков или глубоких инвагинаций.

3) Отшнуровывание впячиваний от плазмолеммы . Отделившиеся пузырьки свободно размещаются в цитоплазме под плазмолеммой. Пузырьки могут сливаться друг с другом.

4) Расщепление поглощенных частиц при помощи гидролитических ферментов, поступающих из лизосом.

Иногда встречается и такой вариант, когда частичка поглощается одной поверхностью клетки и в окружение биомембраны проходит через цитоплазму и выводится из клетки без изменений на противоположной поверхности клетки. Такое явление называется цитопемписом .

Экзоцитоз - это выведение продуктов жизнедеятельности клетки за пределы цитоплазмы.

Существует несколько разновидностей экзоцитоза:

1) секреция;

2) экскреция;

3) рекреция;

4) клазматоз.

Секреция - выделение клеткой продуктов ее синтетической деятельности, необходимых для обеспечения физиологических функций органов и систем организма.

Экскреция - выделение токсических продуктов метаболизма, которые подлежат выведению за пределы организма.

Рекреция - удаление из клетки соединений, которые не меняют своей химической структуры в процессе внутриклеточного метаболизма (вода, минеральные соли).

Клазматоз - удаление за пределы клетки отдельных ее структурных компонентов.

·Экзоцитоз состоит из ряда последовательных стадий:

1) накопление продуктов синтетической деятельности клетки в виде окруженных биомембранной скоплений в составе мешочков и пузырьков комплекса Гольджи;

2) перемещение этих скоплений из центральных участков цитоплазмы к периферии;

3) включение биомембраны мешочка в плазмолемму;

4) эвакуация содержимого мешочка в межклеточное пространство.

Рецепция

Восприятие (рецепция) клеткой различных раздражителей микроокружения осуществляется при участии специальных рецепторных белков плазмолеммы. Специфичность (избирательность) взаимодействия белка рецептора с определенным раздражителем определяется углеводным компонентом, который входит в состав этого белка. Передача полученного сигнала на рецептор внутрь клетки может осуществляется через аденилатциклазную систему, которая является одним из ее путей.

Необходимо отметить, что сложные процессы рецепции являются основой взаимоузнавания клеток и в связи с этим являются кардинально необходимым условием существования многоклеточных организмов.

Межклеточные контакты (соединения)

Соединение между клетками в составе тканей и органов многоклеточных животных организмов образуется сложными специальными структурами, которые называются межклеточныеконтакты.

Структурированные межклеточные контакты особенно выражены в покровных пограничных тканях, в эпителиях.

Все межклеточные контакты по их функциональному назначению делят на три группы:

1) контакты межклеточного сцепления (адгезивные);

2) изолирующие;

3) коммуникационные.

~К первой группе относятся: а) простой контакт, б) контакт по типу замка, в) десмосома.

·Простой контакт - это сближение плазмолеммы соседних клеток на расстоянии 15-20 нм. Со стороны цитоплазмы к этой зоне мембраны не примыкают никакие специальные структуры. Разновидностью простого контакта является интердигитации.

·Контакт по типу замка - это выпячивание поверхности плазмолеммы одной клетки в инвагинат (впячивание) другой. Роль плотного замыкающего соединения заключается в механическом соединении клеток друг с другом. Такой тип межклеточных соединений характерен для многих эпителиев где он соединяет клетки в единый пласт, способствуя их механическому скреплению друг с другом.

Межмембранное (межклеточное) пространство и цитоплазма в зоне «замков» имеют те же характерные что и в зонах простого контакта с расстоянием 10-20 нм.

·Десмосома представляет собой небольшую площадку диаметром до 0,5 мкм, где между мембранами располагается область с высокой электронной плотностью, иногда имеющая слоистый вид. К плазматической мембране в области десмосомы со стороны цитоплазмы прилегает участок электронно-плотного вещества так, что внутренний слой мембраны кажется утолщенным. Под утолщением находится область тонких фибрилл, которые могут быть погружены в относительно плотный матрикс. Эти фибриллы часто образуют петли и возвращаются в цитоплазму. Более тонкие филаменты, берущие начало от плотных пластинок в примембранной цитоплазме, проходят в межклеточное пространство, где образуют центральный плотный слой. Эти «межмембранные связки» обеспечивают прямое механическое соединение между сетями тонофилламентов соседних эпителиальных или других клеток.

~Ко второй группе относится:

а) плотный контакт.

·Плотный (замыкающий) контакт - это зона, где внешние слои двух плазмолемм максимально сближены. Часто видна трехслойность мембраны в этом контакте: два внешних осмиофильных слоя обеих мембран как бы сливаются в один общий слой толщиной 2-3 нм. Слияние мембран происходит не по всей площади плотного контакта, а представляет собой ряд точечных сближений мембран. Установлено, что точки соприкосновения мембран представляют собой глобулы специальных интегральных белков, выстроенных рядами. Эти ряды глобул могут пересекаться, так, что образуют как бы решетку или сеть. Со стороны цитоплазмы в этой зоне встречаются многочисленные фибриллы диаметром 7 нм, которые располагаются параллельно плазмолемме. Область контакта непроницаема для макромолекул и ионов, и тем самым запирает, перегораживает межклеточные полости, изолируя их от внешней среды. Эта структура характерна для эпителиев, особенно для желудочных или кишечных.

~К третей группе относится:

а) щелевой контакт (нексус).

·Щелевые контакты - это коммуникационные соединения клеток посредством специальных белковых комплексов - коннексонов , которые участвуют в прямой передаче химических веществ из клетки в клетку.

Зона такого соединения имеет размеры 0,5-3 мкм и расстояние между плазмолеммами на этом участке составляет 2-3 нм. В зоне этого контакта гексагонально расположены частички - коннексоны с диаметром 7-8 нм и каналом в центре шириной 1,5 нм. Коннексон состоит из шести субьединиц белка коннектина. Коннексоны вмонтированы в мембрану таким образом, что пронизывают ее насквозь, совпадая на плазмолеммах двух соседних клеток, они замыкаются конец в конец. Вследствие этого устанавливается непосредственная химическая связь между цитоплазмами клеток. Этот тип контактов характерен для всех видов тканей.

Везикулярный перенос можно разделить на два вида: экзоцитоз -вынос из клетки макромолекулярных продуктов, и эндоцитоз - поглощениеклеткой макромолекул.

При эндоцитозе определенный участок плазмалеммы захватывает, как бы обволакивает внеклеточный материал, заключает его в мембранную вакуоль, возникшую за счет впячивания плазматической мембраны. В такую первичную вакуоль, или в эндосому, могут попадать любые биополимеры, макромолекулярные комплексы, части клеток или даже целые клетки, где затем и распадаются, деполимеризуются до мономеров, которые путем трансмембранного переноса попадают в гиалоплазму.

Основное биологическое значение эндоцитоза - это получение строительных блоков за счет внутриклеточного переваривания, которое осуществляется на втором этапе эндоцитоза после слияния первичной эндосомы с лизосомой, вакуолью, содержащей набор гидролитических ферментов.

Эндоцитоз формально разделяют на пиноцитоз и фагоцитоз.

Фагоцитоз - захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда даже клеток или их частей) - был впервые описан И,И, Мечниковым. Фагоцитоз, способность захватывать клеткой крупные частицы, встречается среди клеток животных, как одноклеточных (например, амебы, некоторые хищные инфузории), так и для специализированных клеток многоклеточных животных. Специализированные клетки, фагоциты

характерны как для беспозвоночных животных (амебоциты крови или полостной жидкости), так и для позвоночных (нейтрофилы и макрофаги). Так же как и пиноцитоз, фагоцитоз может быть неспецифическим (например, поглощение фибробластами или макрофагами частичек коллоидного золота или полимера декстрана) и специфическим, опосредуемым рецепторами на поверхности плазматической мембраны

фагоцитирующих клеток. При фагоцитозе происходит образование больших эндоцитозных вакуолей - фагосом, которые затем сливаясь с лизосомами образуют фаголизосомы.

Пиноцитоз вначале определялся как поглощение клеткой воды или водных растворов разных веществ. Сейчас известно, что как фагоцитоз так и пиноцитоз протекают очень сходно, и поэтому употребление этих терминов может отражать лишь различия в объемах, массе поглощенных веществ. Общее для этих процессов то, что поглощенные вещества на поверхности плазматической мембраны окружаются мембраной в виде вакуоли - эндосомы, которая перемещается внутрь клетки.

Эндоцитоз, включая пиноцитоз и фагоцитоз, может быть неспецифическим или конститутивным, постоянным и специфическим, опосредуемым рецепторами (рецепторным). Неспецифический эндоцитоз

(пиноцитоз и фагоцитоз), так называется потому, что он протекает как бы автоматически и часто может приводить к захвату и поглощению совершенно чуждых или безразличных для клетки веществ, например,

частичек сажи или красителей.

На следующем этапе происходит изменение морфологии клеточной поверхности: это или возникновение небольших впячиваний плазматической мембраны, инвагинации, или же это появление на поверхности клетки выростов, складок или “оборок” (рафл - по-английски), которые как бы захлестываются, складываются, отделяя небольшие объемы жидкой среды.

Вслед за такой перестройкой поверхности следует и процесс слипания и слияния контактирующих мембран, который приводит к образованию пеницитозного пузырька (пиносома), отрывающегося от клеточной

поверхности и уходящего вглубь цитоплазмы. Как неспецифический так и рецепторный эндоцитоз, приводящий к отщеплению мембранных пузырьков, происходит в специализированных участках плазматической мембраны. Это так называемые окаймленные ямки. Они называются так потому, что со

стороны цитоплазмы плазматическая мембрана покрыта, одета, тонким(около 20 нм) волокнистым слоем, который на ультратонких срезах как бы окаймляет, покрывает небольшие впячивания, ямки. Эти ямки есть

почти у всех клеток животных, они занимают около 2% клеточной поверхности. Окаймляющий слой состоит в основном из белка клатрина, ассоциированного с рядом дополнительных белков.

Эти белки связываются с интегральными белками- рецепторами со стороны цитоплазмы и образуют одевающий слой по периметру возникающей пиносомы.

После того как окаймленный пузырек отделится от плазмолеммы и начнет переноситься вглубь цитоплазмы клатриновый слой распадается, диссоциирует, мембрана эндосом (пиносом) приобретает обычный вид. После потери клатринового слоя эндосомы начинают сливаться друг с другом.

Рецепторно-опосредованный эндоцитоз . Эффективность эндоцитоза существенно увеличивается, если он опосредован мембранными ре­цепторами, которые связываются с молекулами поглощаемого вещества или молекулами, находящимися на поверхности фагоцитируемого объ­екта - лигандами (от лат. и^аге - связывать). В дальнейшем (после по­глощения вещества) комплекс рецептор-лиганд расщепляется, и рецеп­торы могут вновь возвратиться в плазмолемму. Примером рецепторно-опосредованного взаимодействия может слу­жить фагоцитоз лейкоцитом бактерии.

Трансцитоз (от лат. 1гаш - сквозь, через и греч. суЮз - клетка) процесс, характерный для некоторых типов клеток, объединяющий при­знаки эндоцитоза и экзоцитоза. На одной поверхности клетки форми­руется эндоцитозный пузырек, который переносится к противополож­ной поверхности клетки и, становясь экзоцитозным пузырьком, выделя­ет свое содержимое во внеклеточное пространство.

Экзоцитоз

Плазматическая мембрана принимает участие в выведении веществ из клетки с помощью экзоцитоза - процесса, обратного эндоцитозу.

С экзоцитозом связано выделение синтезированных в клетке разнообразных веществ. Секретирующие, выделяющие вещества во внешнюю среду, клетки могут вырабатывать и выбрасывать низкомолекулярные соединения (ацетилхолин, биогенные амины и др.), а также в большинстве случаев макромолекулы (пептиды, белки, липопротеиды, пептидогликаны и др.). Экзоцитоз или секреция в большинстве случаев происходит в ответ на внешний сигнал (нервный импульс, гормоны, медиаторы и др.). Хотя в ряде случаев экзоцитоз происходит постоянно (секреция фибронектина и коллагена фибробластами).

Макромолекулы такие как белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липопротеидные комплексы и другие сквозь клеточные мембраны не проходят, в противовес тому как транспортируются ионы и мономеры. Транспорт микромолекул, их комплексов, частиц внутрь клетки и из нее происходит совершенно иным путем - посредством везикулярного переноса. Этот термин означает, что различные макромолекулы, биополимеры, или их комплексы, не могут попадать в клетку сквозь плазматическую мембрану. И не только сквозь нее: любые клеточные мембраны не способны к трансмембранному переносу биополимеров, за исключением мембран, имеющих особые белковые комплексные переносчики - порины (мембраны митохондрий, пластид, пероксисом). В клетку же или из одного мембранного компартмента в другой макромолекулы попадают заключенными внутри вакуолей или везикул. Такой везикулярный перенос можно разделить на два вида: экзоцитоз - вынос из клетки макромолекулярных продуктов, и эндоцитоз - поглощение клеткой макромолекул (рис. 133).

При эндоцитозе определенный участок плазмалеммы захватывает, как бы обволакивает внеклеточный материал, заключает его в мембранную вакуоль, возникшую за счет впячивания плазматической мембраны. В такую первичную вакуоль, или в эндосому , могут попадать любые биополимеры, макромолекулярные комплексы, части клеток или даже целые клетки, где затем и распадаются, деполимеризуются до мономеров, которые путем трансмембранного переноса попадают в гиалоплазму. Основное биологическое значение эндоцитоза - это получение строительных блоков за счет внутриклеточного переваривания , которое осуществляется на втором этапе эндоцитоза после слияния первичной эндосомы с лизосомой, вакуолью, содержащей набор гидролитических ферментов (см. ниже).

Эндоцитоз формально разделяют на пиноцитоз и фагоцитоз (рис. 134). Фагоцитоз - захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда даже клеток или их частей) - был впервые описан И,И, Мечниковым. Фагоцитоз, способность захватывать клеткой крупные частицы, встречается среди клеток животных, как одноклеточных (например, амебы, некоторые хищные инфузории), так и для специализированных клеток многоклеточных животных. Специализированные клетки, фагоциты характерны как для беспозвоночных животных (амебоциты крови или полостной жидкости), так и для позвоночных (нейтрофилы и макрофаги). Пиноцитоз вначале определялся как поглощение клеткой воды или водных растворов разных веществ. Сейчас известно, что как фагоцитоз так и пиноцитоз протекают очень сходно, и поэтому употребление этих терминов может отражать лишь различия в объемах, массе поглощенных веществ. Общее для этих процессов то, что поглощенные вещества на поверхности плазматической мембраны окружаются мембраной в виде вакуоли - эндосомы, которая перемещается внутрь клетки.

Эндоцитоз, включая пиноцитоз и фагоцитоз, может быть неспецифическим или конститутивным, постоянным и специфическим, опосредуемым рецепторами (рецепторным). Неспецифический эндоцито з (пиноцитоз и фагоцитоз), так называется потому, что он протекает как бы автоматически и часто может приводить к захвату и поглощению совершенно чуждых или безразличных для клетки веществ, например, частичек сажи или красителей.

Неспецифический эндоцитоз часто сопровождается первоначальной сорбцией захватывающего материала гликокаликсом плазмолеммы. Гликокаликс из-за кислых групп своих полисахаридов имеет отрицательный заряд и хорошо связывается с различными положительно заряженными группами белков. При таком адсорбционном неспецифическом эндоцитозе поглощаются макромолекулы и мелкие частицы (кислые белки, ферритин, антитела, вирионы, коллоидные частицы). Жидкофазный пиноцитоз приводит к поглощению вместе с жидкой средой растворимых молекул, которые не связываются с плазмолеммой.

На следующем этапе происходит изменение морфологии клеточной поверхности: это или возникновение небольших впячиваний плазматической мембраны, инвагинации, или же это появление на поверхности клетки выростов, складок или “оборок” (рафл - по-английски), которые как бы захлестываются, складываются, отделяя небольшие объемы жидкой среды (рис. 135, 136). Первый тип возникновения пиноцитозного пузырька, пиносомы, характерен для клеток кишечного эпителия, эндотелия, для амеб, второй - для фагоцитов и фибробластов. Эти процессы зависят от поступления энергии: ингибиторы дыхания блокируют эти процессы.

Вслед за такой перестройкой поверхности следует и процесс слипания и слияния контактирующих мембран, который приводит к образованию пеницитозного пузырька (пиносома), отрывающегося от клеточной поверхности и уходящего вглубь цитоплазмы. Как неспецифический так и рецепторный эндоцитоз, приводящий к отщеплению мембранных пузырьков, происходит в специализированных участках плазматической мембраны. Это так называемые окаймленные ямки . Они называются так потому, что со стороны цитоплазмы плазматическая мембрана покрыта, одета, тонким (около 20 нм) волокнистым слоем, который на ультратонких срезах как бы окаймляет, покрывает небольшие впячивания, ямки (рис. 137). Эти ямки есть почти у всех клеток животных, они занимают около 2% клеточной поверхности. Окаймляющий слой состоит в основном из белка клатрина , ассоциированного с рядом дополнительных белков. Три молекулы клатрина вместе с тремя молекулами низкомолекулярного белка образуют структуру трискелиона, напоминающего трехлучевую свастику (рис. 138). Клатриновый трискелионы на внутренней поверхности ямок плазматической мембраны образуют рыхлую сеть, состоящую из пяти- и шестиугольников, в целом напоминающую корзинку. Клатриновый слой одевает весь периметр отделяющихся первичных эндоцитозных вакуолей, окаймленных пузырьков.

Клатрин относится к одному из видов т.н. “одевающих” белков (COP - coated proteins). Эти белки связываются с интегральными белками-рецепторами со стороны цитоплазмы и образуют одевающий слой по периметру возникающей пиносомы, первичного эндосомного пузырька - “окаймленного” пузырька. в отделении первичной эндосомы участвуют также белки - динамины, которые полимеризуются вокруг шейки отделяющегося пузырька (рис. 139).

После того как окаймленный пузырек отделится о плазмолеммы и начнет переноситься вглубь цитоплазмы клатриновый слой распадается, диссоциирует, мембрана эндосом (пиносом) приобретает обычный вид. После потери клатринового слоя эндосомы начинают сливаться друг с другом.

Было найдено, что мембраны окаймленных ямок содержат сравнительно мало холестерина, что может определять снижение жесткости мембран и способствовать образованию пузырьков. Биологический смысл появления клатриновой “шубы” по периферии пузырьков, возможно, заключается в том, что он обеспечивает сцепление окаймленных пузырьков с элементами цитоскелета и последующий их транспорт в клетке, и препятствует их слиянию друг с другом.

Интенсивность жидкофазного неспецифического пиноцитоза может быть очень высокой. Так клетка эпителия тонкого кишечника образует до 1000 пиносом в секунду, а макрофаги образуют около 125 пиносом в минуту. Размер пиносом невелик, их нижний предел составляет 60-130 нм, но обилие их приводит к тому, что при эндоцитозе плазмолемма быстро замещается, как бы “тратится” на образование множества мелких вакуолей. Так у макрофагов вся плазматическая мембрана заменяется за 30 минут, у фибробластов - за два часа.

Дальнейшая судьба эндосом может быть различной, часть из них может возвращаться к поверхности клетки и сливаться с ней, но большая часть вступает в процесс внутриклеточного пищеварения. Первичные эндосомы содержат в основном захваченные в жидкой среде чужеродные молекулы и не содержат гидролитических ферментов. эндосомы могут сливаться друг с другом при этом увеличиваясь в размере. Они затем сливаются с первичными лизосомами (см. ниже), которые вводят в полость эндосом ферменты, гидролизующие различные биополимеры. Действие этих лизосомных гидролаз и вызывает внутриклеточное пищеварение - распад полимеров до мономеров.

Как уже указывалось, в ходе фагоцитоза и пиноцитоза клетки теряют большую площадь плазмолеммы (см. макрофаги), которая однако довольно быстро восстанавливается при рециклизации мембран, за счет возвращения вакуолей и их встраивания в плазмолемму. Это происходит вследствие того, что от эндосом или вакуолей, так же как и от лизосом могут отделяться небольшие пузырьки, которые вновь сливаются с плазмолеммой. При такой рециклизации происходит как бы “челночный” перенос мембран: плазмолемма - пиносома - вакуоль - плазмолемма. Это ведет к восстановлению исходной площади плазматической мембраны. Найдено, что при таком возврате, рециклизации мембран, в оставшейся эндосоме удерживается весь поглощенный материал.

Специфический или опосредуемый рецепторами эндоцитоз имеет ряд отличий от неспецифического. Главное в том, что поглощаются молекулы, для которых на плазматической мембране есть специфические рецепторы, ассоциирующиеся только с данным типом молекул. Часто такие молекулы, связывающиеся с белками-рецепторами на поверхности клеток, называют лигандами .

Впервые опосредуемый рецепторами эндоцитоз был описан при накоплении белков в ооцитах птиц. Белки желточных гранул, вителлогенины, синтезируются в различных тканях, но затем с током крови попадают в яичники, где связываются со специальными мембранными рецепторами ооцитов и затем с помощью эндоцитоза попадают внутрь клетки, где и происходит отложение желточных гранул.

Другой пример избирательного эндоцитоза представляет собой транспорт в клетку холестерина. Этот липид синтезируется в печени и в комплексе с другими фосфолипидами и белковой молекулой образует т.н. липопротеид низкой плотности (ЛНП), который секретируется клетками печени и кровеносной системой разносится по всему телу (рис. 140). Специальные рецепторы плазматической мембраны, диффузно расположенные на поверхности различных клеток, узнают белковый компонент ЛНП, и образуют специфический комплекс рецептор-лиганд. Вслед за этим такой комплекс перемещается в зону окаймленных ямок и интернализуется - окружается мембраной и погружается вглубь цитоплазмы. Показано, что мутантные рецепторы могут связывать ЛНП, но не аккумулируются в зоне окаймленные ямок. Кроме рецепторов к ЛНП обнаружено более двух десятков других, участвующих в рецепторном эндоцитозе различных веществ, все они используют один и тот же путь интернализации через окаймленные ямки. Вероятно, их роль заключается в накапливании рецепторов: одна и та же окаймленная ямка может собрать около 1000 рецепторов разного класса. Однако у фибробластов кластеры рецепторов ЛНП расположены в зоне окаймленных ямок даже в отсутствие лиганда в среде.

Дальнейшая судьба поглощенной частицы ЛНП заключается в том, что она подвергается распаду в составе вторичной лизосомы . После погружения в цитоплазму окаймленного пузырька, нагруженного ЛНП, происходит быстрая потеря клатринового слоя, мембранные пузырьки начинают сливаться друг с другом, образуя эндосому - вакуоль, содержащую поглощенные ЛНП-частицы, связанные еще с рецепторами на поверхности мембраны. Затем происходит диссоциация комплекса лиганд-рецептор, от эндосомы отщепляются мелкие вакуоли, мембраны которых содержат свободные рецепторы. Эти пузырьки рециклируются, включаются в плазматическую мембрану, и тем самым, рецепторы возвращаются на поверхность клетки. Судьба же ЛНП состоит в том, что после слияния с лизосомами, они гидролизуются до свободного холестерина, который может включаться в клеточные мембраны.

Эндосомы характеризуются более низким значением рН (рН 4-5), более кислой средой, чем другие клеточные вакуоли. Это связано с наличием в их мембранах белков протонного насоса, закачивающих ионы водорода с одновременной затратой АТФ (Н + -зависимая АТФаза). Кислая среда внутри эндосом играет решающую роль в диссоциации рецепторов и лигандов. Кроме того, кислая среда является оптимальной для активации гидролитических ферментов в составе лизосом, которые активируются при слиянии лизосом с эндосомами и приводят к образованию эндолизосомы , в которой и происходит расщепление поглощенных биополимерв.

В некоторых случаях судьба диссоциированных лигандов не связана с лизосомным гидролизом. Так в некоторых клетках после связывания рецепторов плазмолеммы с определенными белками, покрытые клатрином вакуоли погружаются в цитоплазму и переносятся к другой области клетки, где сливаются снова с плазматической мембраной, а связанные белки диссоциируют от рецепторов. Так осуществляется перенос, трансцитозис, некоторых белков через стенку эндотелиальной клетки из плазмы крови во межклеточную среду (рис. 141). Другой пример трансцитоза - перенос антител. Так у млекопитающих антитела матери, могут передаваться детенышу через молоко. В этом случае комплекс рецептор-антитело остается в эндосоме без изменений.

Фагоцитоз

Как уже говорилось, фагоцитоз является вариантом эндоцитоза и связан с поглощением клеткой крупных агрегатов макромолекул вплоть до живых или мертвых клеток. Так же как и пиноцитоз, фагоцитоз может быть неспецифическим (например, поглощение фибробластами или макрофагами частичек коллоидного золота или полимера декстрана) и специфическим, опосредуемым рецепторами на поверхности плазматической мембраны фагоцитирующих клеток. При фагоцитозе происходит образование больших эндоцитозных вакуолей - фагосом , которые затем сливаясь с лизосомами образуют фаголизосомы .

На поверхности клеток, способных к фагоцитозу (у млекопитающих это нейтрофилы и макрофаги) существует набор рецепторов, взаимодействующих с белками-лигандами. Так при бактериальных инфекциях антитела к белкам бактерий связываются с поверхностью бактериальных клеток, образуя слой, в котором F c -области антител смотрят наружу. Этот слой узнается специфическими рецепторами на поверхности макрофагов и нейтрофилов, и в местах их связывания начинается поглощение бактерии путем обволакивания ее плазматической мембраной клетки (рис. 142).

Экзоцитоз

Плазматическая мембрана принимает участие в выведении веществ из клетки с помощью экзоцитоза - процесса, обратного эндоцитозу (см. рис. 133).

В случае экзоцитоза, внутриклеточные продукты, заключенные в вакуоли или пузырьки и отграниченные от гиалоплазмы мембраной, подходят к плазматической мембране. В местах их контактов плазматическая мембрана и мембрана вакуоли сливаются, и пузырек опустошается в окружающую среду. С помощью экзоцитоза происходит процесс рециклизации мембран, участвующих в эндоцитозе.

С экзоцитозом связано выделение синтезированных в клетке разнообразных веществ. Секретирующие, выделяющие вещества во внешнюю среду, клетки могут вырабатывать и выбрасывать низкомолекулярные соединения (ацетилхолин, биогенные амины и др.), а также в большинстве случаев макромолекулы (пептиды, белки, липопротеиды, пептидогликаны и др.). Экзоцитоз или секреция в большинстве случаев происходит в ответ на внешний сигнал (нервный импульс, гормоны, медиаторы и др.). Хотя в ряде случаев экзоцитоз происходит постоянно (секреция фибронектина и коллагена фибробластами). Сходным образом из цитоплазмы растительных клеток выводятся некоторые полисахариды (гемицеллюлозы), участвующие в образовании клеточных стенок.

Большинство секретируемых веществ используется другими клетками многоклеточных организмов (секреция молока, пищеварительных соков, гормонов и др.). Но часто клетки секретируют вещества и для собственных нужд. Так например рост плазматической мембраны осуществляется за счет встраивания участков мембраны в составе экзоцитозных вакуолей, часть элементов гликокаликса выделяется клеткой в виде гликопротеидных молекул и т.д.

Выделенные из клеток путем экзоцитоза гидролитические ферменты могут сорбироваться в слое гликокаликса и обеспечивать примембранное внеклеточное расщепление различных биополимеров и органических молекул. Огромное значение примембранное неклеточное пищеварение имеет для животных. Было обнаружено, что в кишечном эпителии млекопитающих в зоне так называемой щеточной каемки всасывающего эпителия, особенно богатой гликокаликсом, обнаруживается огромное количество разнообразных ферментов. Часть этих же ферментов имеет панкреатическое происхождение (амилаза, липазы, различные протеиназы и др.), а часть выделяется собственно клетками эпителия (экзогидролазы, расщепляющие преимущественно олигомеры и димеры с образованием транспортируемых продуктов).

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-15

Крупные молекулы биополимеров практически не транспортируются через мембраны, и все же они могут попадать внутрь клетки в результате эндоцитоза . Его разделяют на фагоцитоз и пиноцитоз . Эти процессы связаны с активной деятельностью и подвижностью цитоплазмы. Фагоцитоз - захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда даже целых клеток и их частей). Фагоцитоз и пиноцитоз протекают очень сходно, поэтому эти понятия отражают лишь различие в объемах поглощенных веществ. Общее для них то, что поглощенные вещества на поверхности клетки окружаются мембраной в виде вакуоли, которая перемещается внутрь клетки (или фагоцитозный, или пиноцитозный пузырек,. Названные процессы связаны с затратой энергии; прекращение синтеза АТФ полностью их тормозит. На поверхности эпителиальных клеток, выстилающих, например, стенки кишечника, видны многочисленные микроворсинки , значительно увеличивающие поверхность, через которую происходит всасывание. Плазматическая мембрана принимает участие и в выведении веществ из клетки, это происходит в процессе экзоцитоза . Так выводятся гормоны, полисахариды, белки, жировые капли и другие продукты клетки. Они заключаются в пузырьки, ограниченные мембраной, и подходят к плазмалемме. Обе мембраны сливаются, и содержимое пузырька выводится в среду, окружающую клетку.

Клетки способны также поглощать макромолекулы и частицы, используя сходный с экзоцитозом механизм, но в обратной последовательности. Поглощенное вещество постепенно окружается небольшим участком плазматической мембраны , который сначала впячивается, а затем отщепляется, образуя внутриклеточный пузырек , содержащий захваченный клеткой материал. Такой процесс образования внутриклеточных пузырьков вокруг поглощенного клеткой материала называется эндоцитозом.

В зависимости от размера образующихся пузырьков различают два типа эндоцитоза:

1) Пиноцитоз - поглощение жидкости и растворенных веществ с помощью небольших пузырьков, и

2) фагоцитоз - поглощение больших частиц, таких, как микроорганизмы или обломки клеток. В этом случае образуются крупные пузырьки, называемые вакуолями и поглощение корпускулярного материала: бактерий, крупных вирусов, отмирающих собственных клеток организма или чужеродных клеток, таких, например, как эритроциты различных видов осуществляется клетками ( макрофагами ,нейтрофилами )

Жидкость и растворенные вещества непрерывно поглощаются большинством клеток посредством пиноцитоза, тогда как большие частицы поглощаются главным образом специализированными клетками - фагоцитами . Поэтому термины "пиноцитоз" и "эндоцитоз" обычно употребляются в одном и том же смысле.

Пиноцитоз характеризуется поглощением и внутриклеточным разрушением макромолекулярных соединений, таких как белки и белковые комплексы, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липопротеины. Объектом пиноцитоза как фактора неспецифической иммунной защиты являются, в частности, токсины микроорганизмов. Адгезия веществ на клеточной поверхности приводит к локальной инвагинации (впячиванию) мембраны, завершающейся образованием пиноцитарного пузырька очень небольшого размера (приблизительно 0,1 микрона). Несколько слившихся пузырьков формируют более крупное образование - пиносому . На следующем этапе пиносомы сливаются с лизосомами , содержащими гидролитические ферменты, которые разрушают полимерные молекулы до мономеров. В тех случаях, когда процесс пиноцитоза реализуется через рецепторный аппарат, в пиносомах до слияния с лизосомами наблюдается отсоединение захваченных молекул от рецепторов, которые в составе дочерних пузырьков возвращаются на клеточную поверхность.

Везикулярный перенос можно разделить на два вида: экзоцитоз -вынос из клетки макромолекулярных продуктов, и эндоцитоз - поглощениеклеткой макромолекул.

При эндоцитозе определенный участок плазмалеммы захватывает, как бы обволакивает внеклеточный материал, заключает его в мембранную вакуоль, возникшую за счет впячивания плазматической мембраны. В такую первичную вакуоль, или в эндосому, могут попадать любые биополимеры, макромолекулярные комплексы, части клеток или даже целые клетки, где затем и распадаются, деполимеризуются до мономеров, которые путем трансмембранного переноса попадают в гиалоплазму.

Основное биологическое значение эндоцитоза - это получение строительных блоков за счет внутриклеточного переваривания, которое осуществляется на втором этапе эндоцитоза после слияния первичной эндосомы с лизосомой, вакуолью, содержащей набор гидролитических ферментов.

Эндоцитоз формально разделяют на пиноцитоз и фагоцитоз.

Фагоцитоз - захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда даже клеток или их частей) - был впервые описан И,И, Мечниковым. Фагоцитоз, способность захватывать клеткой крупные частицы, встречается среди клеток животных, как одноклеточных (например, амебы, некоторые хищные инфузории), так и для специализированных клеток многоклеточных животных. Специализированные клетки, фагоциты

характерны как для беспозвоночных животных (амебоциты крови или полостной жидкости), так и для позвоночных (нейтрофилы и макрофаги). Так же как и пиноцитоз, фагоцитоз может быть неспецифическим (например, поглощение фибробластами или макрофагами частичек коллоидного золота или полимера декстрана) и специфическим, опосредуемым рецепторами на поверхности плазматической мембраны

фагоцитирующих клеток. При фагоцитозе происходит образование больших эндоцитозных вакуолей - фагосом, которые затем сливаясь с лизосомами образуют фаголизосомы.

Пиноцитоз вначале определялся как поглощение клеткой воды или водных растворов разных веществ. Сейчас известно, что как фагоцитоз так и пиноцитоз протекают очень сходно, и поэтому употребление этих терминов может отражать лишь различия в объемах, массе поглощенных веществ. Общее для этих процессов то, что поглощенные вещества на поверхности плазматической мембраны окружаются мембраной в виде вакуоли - эндосомы, которая перемещается внутрь клетки.

Эндоцитоз, включая пиноцитоз и фагоцитоз, может быть неспецифическим или конститутивным, постоянным и специфическим, опосредуемым рецепторами (рецепторным). Неспецифический эндоцитоз

(пиноцитоз и фагоцитоз), так называется потому, что он протекает как бы автоматически и часто может приводить к захвату и поглощению совершенно чуждых или безразличных для клетки веществ, например,

частичек сажи или красителей.

На следующем этапе происходит изменение морфологии клеточной поверхности: это или возникновение небольших впячиваний плазматической мембраны, инвагинации, или же это появление на поверхности клетки выростов, складок или “оборок” (рафл - по-английски), которые как бы захлестываются, складываются, отделяя небольшие объемы жидкой среды.

Вслед за такой перестройкой поверхности следует и процесс слипания и слияния контактирующих мембран, который приводит к образованию пеницитозного пузырька (пиносома), отрывающегося от клеточной

поверхности и уходящего вглубь цитоплазмы. Как неспецифический так и рецепторный эндоцитоз, приводящий к отщеплению мембранных пузырьков, происходит в специализированных участках плазматической мембраны. Это так называемые окаймленные ямки. Они называются так потому, что со

стороны цитоплазмы плазматическая мембрана покрыта, одета, тонким(около 20 нм) волокнистым слоем, который на ультратонких срезах как бы окаймляет, покрывает небольшие впячивания, ямки. Эти ямки есть

почти у всех клеток животных, они занимают около 2% клеточной поверхности. Окаймляющий слой состоит в основном из белка клатрина, ассоциированного с рядом дополнительных белков.

Эти белки связываются с интегральными белками- рецепторами со стороны цитоплазмы и образуют одевающий слой по периметру возникающей пиносомы.

После того как окаймленный пузырек отделится от плазмолеммы и начнет переноситься вглубь цитоплазмы клатриновый слой распадается, диссоциирует, мембрана эндосом (пиносом) приобретает обычный вид. После потери клатринового слоя эндосомы начинают сливаться друг с другом.

Рецепторно-опосредованный эндоцитоз . Эффективность эндоцитоза существенно увеличивается, если он опосредован мембранными ре­цепторами, которые связываются с молекулами поглощаемого вещества или молекулами, находящимися на поверхности фагоцитируемого объ­екта - лигандами (от лат. и^аге - связывать). В дальнейшем (после по­глощения вещества) комплекс рецептор-лиганд расщепляется, и рецеп­торы могут вновь возвратиться в плазмолемму. Примером рецепторно-опосредованного взаимодействия может слу­жить фагоцитоз лейкоцитом бактерии.

Трансцитоз (от лат. 1гаш - сквозь, через и греч. суЮз - клетка) процесс, характерный для некоторых типов клеток, объединяющий при­знаки эндоцитоза и экзоцитоза. На одной поверхности клетки форми­руется эндоцитозный пузырек, который переносится к противополож­ной поверхности клетки и, становясь экзоцитозным пузырьком, выделя­ет свое содержимое во внеклеточное пространство.

Экзоцитоз

Плазматическая мембрана принимает участие в выведении веществ из клетки с помощью экзоцитоза - процесса, обратного эндоцитозу.

С экзоцитозом связано выделение синтезированных в клетке разнообразных веществ. Секретирующие, выделяющие вещества во внешнюю среду, клетки могут вырабатывать и выбрасывать низкомолекулярные соединения (ацетилхолин, биогенные амины и др.), а также в большинстве случаев макромолекулы (пептиды, белки, липопротеиды, пептидогликаны и др.). Экзоцитоз или секреция в большинстве случаев происходит в ответ на внешний сигнал (нервный импульс, гормоны, медиаторы и др.). Хотя в ряде случаев экзоцитоз происходит постоянно (секреция фибронектина и коллагена фибробластами).

41 .Эндоплазматическая сеть (ретикулум).

В световом микроскопе в фибрибластах после фиксации и окраски видно, что периферия клеток (эктоплазма) окрашивается слабо, в то время как центральная часть клеток (эндоплазма) хорошо воспринимает красители. Так К.Портер в 1945 году увидел в электронном микроскопе, что зона эндоплазмы заполнена большим числом мелких вакуолей и каналов, соединяющихся друг с другом и образующих что-то наподобие рыхлой сети (ретикулум). Было видно, что стопки этих вакуолей и канальцев ограничены тонкими мембранами. Так был обнаружен эндоплазматический ретикулум , или эндоплазматическая сеть . Позднее, в 50-х гг., при использовании метода ультратонких срезов удалось выяснить структуру этого образования и обнаружить его неоднородность. Самым же главным оказалось, что эндоплазматический ретикулум (ЭР) встречается практически у всех эукариот.

Подобный электронно-микроскопический анализ позволил выделить два типа ЭР: гранулярный (шероховатый) и гладкий.

1. Существование клеток открыл Гук 2. Существование одноклеточных организмов открыл Левенгук

4. Клетки, содержащие ядро, называются эукариоты

5. К структурным компонентам эукариотической клетки относятся ядро, рибосомы, пластиды, митохондрии, комплекс гольджи, эндоплазматический ретикулум

6. Внутриклеточная структура, в которой хранится основная наследственная информация, называется ядро

7. Ядро состоит из ядерного матрикса и 2х мембран

8. Число ядер в одной клетке обычно равно 1

9. Компактная внутриядерная структура называется хроматин

10. Биологическая мембрана, покрывающая всю клетку, называется цитоплазматическая мембрана

11. Основу всех биологических мембран составляет полисахариды

12. В состав биологических мембран обязательно входят белки

13. Тонкий слой углеводов на внешней поверхности плазмалеммы называется гликокаликс

14. Основным свойством биологических мембран является их выборочная проницаемость

15. Клетки растений защищены оболочкой, которая состоит из целлюлозы

16. Поглощение клеткой крупных частиц называется фагоцитоз

17. Поглощение клеткой капель жидкости называется пиноцитоз

18. Часть живой клетки без плазматической мембраны и ядра называется цитоплазма 19. В состав цитоплазмы входят протопласт и ядро

20. Основное вещество цитоплазмы, растворимое в воде, называется глюкоза

21. Часть цитоплазмы, представленная опорно-сократимыми структурами (комплексами), называется вакуоли

22. Внутриклеточные структуры, которые не являются ее обязательными компонентами, называются включения

23. Немембранные органоиды, обеспечивающие биосинтез белков с генетически обусловленной структурой, называются рибосомы

24. Целостная рибосома состоит из 2х субъедениц

25. В состав рибосомы входят … .

26. Главная функция рибосом – это синтез белков

27. Комплексы из одной молекулы иРНК (мРНК) и связанных с ней десятков рибосом называются … .

28. Основу клеточного центра составляют микротрубочки

29. Одиночная центриоль представляет собой … .

30. К органоидам движения относятся жгутики, реснички

31. Система цистерн и трубочек, связанных между собой в единое внутриклеточное пространство, отграниченное от остальной части цитоплазмы замкнутой внутриклеточной мембраной, называется ЭПС

32. Основной функцией ЭПС является синтез органических в-в.

33. На поверхности шероховатой ЭПС расположены рибосомы

34. Часть эндоплазматической сети, на поверхности которой расположены рибосомы, называется шероховатой ЭПС
35. Главной функцией гранулярного ЭПР является синтез белков

36. Часть эндоплазматической сети, на поверхности которой отсутствуют рибосомы, называется гладкая эпс

37. В полости агранулярного ЭПР происходит синтез сахаров и липидов

38. Система уплощенных одномембранных цистерн называется комплекс Гольджи

39. Накопление веществ, их модификация и сортировка, упаковка конечных продуктов в одномембранные пузырьки, выведение секреторных вакуолей за пределы клетки и формирование первичных лизосом – это функции комплекса Гольджи

40. Одномембранные пузырьки, содержащие гидролитические ферменты, называются комплекс Гольджилизосомы

41. Заполненные жидкостью крупные одномембранные полости называются вакуоли

42. Содержимое вакуолей называется клеточный сок

43. К двумембранным органоидам (в состав которых входят внешняя и внутренняя мембраны) относятся пластиды и митохондрии

44. Органоиды, которые содержат собственные ДНК, все типы РНК, рибосомы и способны синтезировать некоторые белки, – это пластиды и митохондрии
45. Главная функция митохондрий это получение энергии в процессе клеточного дыхания

46. Главное вещество, которое является источником энергии в клетке, – это АТФ

Крупные молекулы биополимеров практически не транспортируются через мембраны, и все же они могут попадать внутрь клетки в результате эндоцитоза . Его разделяют на фагоцитоз и пиноцитоз . Эти процессы связаны с активной деятельностью и подвижностью цитоплазмы. Фагоцитоз - захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда даже целых клеток и их частей). Фагоцитоз и пиноцитоз протекают очень сходно, поэтому эти понятия отражают лишь различие в объемах поглощенных веществ. Общее для них то, что поглощенные вещества на поверхности клетки окружаются мембраной в виде вакуоли, которая перемещается внутрь клетки (или фагоцитозный, или пиноцитозный пузырек,. Названные процессы связаны с затратой энергии; прекращение синтеза АТФ полностью их тормозит. На поверхности эпителиальных клеток, выстилающих, например, стенки кишечника, видны многочисленные микроворсинки , значительно увеличивающие поверхность, через которую происходит всасывание. Плазматическая мембрана принимает участие и в выведении веществ из клетки, это происходит в процессе экзоцитоза . Так выводятся гормоны, полисахариды, белки, жировые капли и другие продукты клетки. Они заключаются в пузырьки, ограниченные мембраной, и подходят к плазмалемме. Обе мембраны сливаются, и содержимое пузырька выводится в среду, окружающую клетку.

Клетки способны также поглощать макромолекулы и частицы, используя сходный с экзоцитозом механизм, но в обратной последовательности. Поглощенное вещество постепенно окружается небольшим участком плазматической мембраны , который сначала впячивается, а затем отщепляется, образуя внутриклеточный пузырек , содержащий захваченный клеткой материал. Такой процесс образования внутриклеточных пузырьков вокруг поглощенного клеткой материала называется эндоцитозом.

В зависимости от размера образующихся пузырьков различают два типа эндоцитоза:

1) Пиноцитоз - поглощение жидкости и растворенных веществ с помощью небольших пузырьков, и

2) фагоцитоз - поглощение больших частиц, таких, как микроорганизмы или обломки клеток. В этом случае образуются крупные пузырьки, называемые вакуолями и поглощение корпускулярного материала: бактерий, крупных вирусов, отмирающих собственных клеток организма или чужеродных клеток, таких, например, как эритроциты различных видов осуществляется клетками ( макрофагами ,нейтрофилами )

Жидкость и растворенные вещества непрерывно поглощаются большинством клеток посредством пиноцитоза, тогда как большие частицы поглощаются главным образом специализированными клетками - фагоцитами . Поэтому термины "пиноцитоз" и "эндоцитоз" обычно употребляются в одном и том же смысле.

Пиноцитоз характеризуется поглощением и внутриклеточным разрушением макромолекулярных соединений, таких как белки и белковые комплексы, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липопротеины. Объектом пиноцитоза как фактора неспецифической иммунной защиты являются, в частности, токсины микроорганизмов. Адгезия веществ на клеточной поверхности приводит к локальной инвагинации (впячиванию) мембраны, завершающейся образованием пиноцитарного пузырька очень небольшого размера (приблизительно 0,1 микрона). Несколько слившихся пузырьков формируют более крупное образование - пиносому . На следующем этапе пиносомы сливаются с лизосомами , содержащими гидролитические ферменты, которые разрушают полимерные молекулы до мономеров. В тех случаях, когда процесс пиноцитоза реализуется через рецепторный аппарат, в пиносомах до слияния с лизосомами наблюдается отсоединение захваченных молекул от рецепторов, которые в составе дочерних пузырьков возвращаются на клеточную поверхность.

Макромолекулы такие как белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липопротеидные комплексы и другие сквозь клеточные мембраны не проходят, в противовес тому как транспортируются ионы и мономеры. Транспорт микромолекул, их комплексов, частиц внутрь клетки и из нее происходит совершенно иным путем - посредством везикулярного переноса. Этот термин означает, что различные макромолекулы, биополимеры, или их комплексы, не могут попадать в клетку сквозь плазматическую мембрану. И не только сквозь нее: любые клеточные мембраны не способны к трансмембранному переносу биополимеров, за исключением мембран, имеющих особые белковые комплексные переносчики - порины (мембраны митохондрий, пластид, пероксисом). В клетку же или из одного мембранного компартмента в другой макромолекулы попадают заключенными внутри вакуолей или везикул. Такой везикулярный перенос можно разделить на два вида: экзоцитоз - вынос из клетки макромолекулярных продуктов, и эндоцитоз - поглощение клеткой макромолекул (рис. 133).

При эндоцитозе определенный участок плазмалеммы захватывает, как бы обволакивает внеклеточный материал, заключает его в мембранную вакуоль, возникшую за счет впячивания плазматической мембраны. В такую первичную вакуоль, или в эндосому , могут попадать любые биополимеры, макромолекулярные комплексы, части клеток или даже целые клетки, где затем и распадаются, деполимеризуются до мономеров, которые путем трансмембранного переноса попадают в гиалоплазму. Основное биологическое значение эндоцитоза - это получение строительных блоков за счет внутриклеточного переваривания , которое осуществляется на втором этапе эндоцитоза после слияния первичной эндосомы с лизосомой, вакуолью, содержащей набор гидролитических ферментов (см. ниже).

Эндоцитоз формально разделяют на пиноцитоз и фагоцитоз (рис. 134). Фагоцитоз - захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда даже клеток или их частей) - был впервые описан И,И, Мечниковым. Фагоцитоз, способность захватывать клеткой крупные частицы, встречается среди клеток животных, как одноклеточных (например, амебы, некоторые хищные инфузории), так и для специализированных клеток многоклеточных животных. Специализированные клетки, фагоциты характерны как для беспозвоночных животных (амебоциты крови или полостной жидкости), так и для позвоночных (нейтрофилы и макрофаги). Пиноцитоз вначале определялся как поглощение клеткой воды или водных растворов разных веществ. Сейчас известно, что как фагоцитоз так и пиноцитоз протекают очень сходно, и поэтому употребление этих терминов может отражать лишь различия в объемах, массе поглощенных веществ. Общее для этих процессов то, что поглощенные вещества на поверхности плазматической мембраны окружаются мембраной в виде вакуоли - эндосомы, которая перемещается внутрь клетки.

Эндоцитоз, включая пиноцитоз и фагоцитоз, может быть неспецифическим или конститутивным, постоянным и специфическим, опосредуемым рецепторами (рецепторным). Неспецифический эндоцито з (пиноцитоз и фагоцитоз), так называется потому, что он протекает как бы автоматически и часто может приводить к захвату и поглощению совершенно чуждых или безразличных для клетки веществ, например, частичек сажи или красителей.

Неспецифический эндоцитоз часто сопровождается первоначальной сорбцией захватывающего материала гликокаликсом плазмолеммы. Гликокаликс из-за кислых групп своих полисахаридов имеет отрицательный заряд и хорошо связывается с различными положительно заряженными группами белков. При таком адсорбционном неспецифическом эндоцитозе поглощаются макромолекулы и мелкие частицы (кислые белки, ферритин, антитела, вирионы, коллоидные частицы). Жидкофазный пиноцитоз приводит к поглощению вместе с жидкой средой растворимых молекул, которые не связываются с плазмолеммой.

На следующем этапе происходит изменение морфологии клеточной поверхности: это или возникновение небольших впячиваний плазматической мембраны, инвагинации, или же это появление на поверхности клетки выростов, складок или “оборок” (рафл - по-английски), которые как бы захлестываются, складываются, отделяя небольшие объемы жидкой среды (рис. 135, 136). Первый тип возникновения пиноцитозного пузырька, пиносомы, характерен для клеток кишечного эпителия, эндотелия, для амеб, второй - для фагоцитов и фибробластов. Эти процессы зависят от поступления энергии: ингибиторы дыхания блокируют эти процессы.

Вслед за такой перестройкой поверхности следует и процесс слипания и слияния контактирующих мембран, который приводит к образованию пеницитозного пузырька (пиносома), отрывающегося от клеточной поверхности и уходящего вглубь цитоплазмы. Как неспецифический так и рецепторный эндоцитоз, приводящий к отщеплению мембранных пузырьков, происходит в специализированных участках плазматической мембраны. Это так называемые окаймленные ямки . Они называются так потому, что со стороны цитоплазмы плазматическая мембрана покрыта, одета, тонким (около 20 нм) волокнистым слоем, который на ультратонких срезах как бы окаймляет, покрывает небольшие впячивания, ямки (рис. 137). Эти ямки есть почти у всех клеток животных, они занимают около 2% клеточной поверхности. Окаймляющий слой состоит в основном из белка клатрина , ассоциированного с рядом дополнительных белков. Три молекулы клатрина вместе с тремя молекулами низкомолекулярного белка образуют структуру трискелиона, напоминающего трехлучевую свастику (рис. 138). Клатриновый трискелионы на внутренней поверхности ямок плазматической мембраны образуют рыхлую сеть, состоящую из пяти- и шестиугольников, в целом напоминающую корзинку. Клатриновый слой одевает весь периметр отделяющихся первичных эндоцитозных вакуолей, окаймленных пузырьков.

Клатрин относится к одному из видов т.н. “одевающих” белков (COP - coated proteins). Эти белки связываются с интегральными белками-рецепторами со стороны цитоплазмы и образуют одевающий слой по периметру возникающей пиносомы, первичного эндосомного пузырька - “окаймленного” пузырька. в отделении первичной эндосомы участвуют также белки - динамины, которые полимеризуются вокруг шейки отделяющегося пузырька (рис. 139).

После того как окаймленный пузырек отделится о плазмолеммы и начнет переноситься вглубь цитоплазмы клатриновый слой распадается, диссоциирует, мембрана эндосом (пиносом) приобретает обычный вид. После потери клатринового слоя эндосомы начинают сливаться друг с другом.

Было найдено, что мембраны окаймленных ямок содержат сравнительно мало холестерина, что может определять снижение жесткости мембран и способствовать образованию пузырьков. Биологический смысл появления клатриновой “шубы” по периферии пузырьков, возможно, заключается в том, что он обеспечивает сцепление окаймленных пузырьков с элементами цитоскелета и последующий их транспорт в клетке, и препятствует их слиянию друг с другом.

Интенсивность жидкофазного неспецифического пиноцитоза может быть очень высокой. Так клетка эпителия тонкого кишечника образует до 1000 пиносом в секунду, а макрофаги образуют около 125 пиносом в минуту. Размер пиносом невелик, их нижний предел составляет 60-130 нм, но обилие их приводит к тому, что при эндоцитозе плазмолемма быстро замещается, как бы “тратится” на образование множества мелких вакуолей. Так у макрофагов вся плазматическая мембрана заменяется за 30 минут, у фибробластов - за два часа.

Дальнейшая судьба эндосом может быть различной, часть из них может возвращаться к поверхности клетки и сливаться с ней, но большая часть вступает в процесс внутриклеточного пищеварения. Первичные эндосомы содержат в основном захваченные в жидкой среде чужеродные молекулы и не содержат гидролитических ферментов. эндосомы могут сливаться друг с другом при этом увеличиваясь в размере. Они затем сливаются с первичными лизосомами (см. ниже), которые вводят в полость эндосом ферменты, гидролизующие различные биополимеры. Действие этих лизосомных гидролаз и вызывает внутриклеточное пищеварение - распад полимеров до мономеров.

Как уже указывалось, в ходе фагоцитоза и пиноцитоза клетки теряют большую площадь плазмолеммы (см. макрофаги), которая однако довольно быстро восстанавливается при рециклизации мембран, за счет возвращения вакуолей и их встраивания в плазмолемму. Это происходит вследствие того, что от эндосом или вакуолей, так же как и от лизосом могут отделяться небольшие пузырьки, которые вновь сливаются с плазмолеммой. При такой рециклизации происходит как бы “челночный” перенос мембран: плазмолемма - пиносома - вакуоль - плазмолемма. Это ведет к восстановлению исходной площади плазматической мембраны. Найдено, что при таком возврате, рециклизации мембран, в оставшейся эндосоме удерживается весь поглощенный материал.

Специфический или опосредуемый рецепторами эндоцитоз имеет ряд отличий от неспецифического. Главное в том, что поглощаются молекулы, для которых на плазматической мембране есть специфические рецепторы, ассоциирующиеся только с данным типом молекул. Часто такие молекулы, связывающиеся с белками-рецепторами на поверхности клеток, называют лигандами .

Впервые опосредуемый рецепторами эндоцитоз был описан при накоплении белков в ооцитах птиц. Белки желточных гранул, вителлогенины, синтезируются в различных тканях, но затем с током крови попадают в яичники, где связываются со специальными мембранными рецепторами ооцитов и затем с помощью эндоцитоза попадают внутрь клетки, где и происходит отложение желточных гранул.

Другой пример избирательного эндоцитоза представляет собой транспорт в клетку холестерина. Этот липид синтезируется в печени и в комплексе с другими фосфолипидами и белковой молекулой образует т.н. липопротеид низкой плотности (ЛНП), который секретируется клетками печени и кровеносной системой разносится по всему телу (рис. 140). Специальные рецепторы плазматической мембраны, диффузно расположенные на поверхности различных клеток, узнают белковый компонент ЛНП, и образуют специфический комплекс рецептор-лиганд. Вслед за этим такой комплекс перемещается в зону окаймленных ямок и интернализуется - окружается мембраной и погружается вглубь цитоплазмы. Показано, что мутантные рецепторы могут связывать ЛНП, но не аккумулируются в зоне окаймленные ямок. Кроме рецепторов к ЛНП обнаружено более двух десятков других, участвующих в рецепторном эндоцитозе различных веществ, все они используют один и тот же путь интернализации через окаймленные ямки. Вероятно, их роль заключается в накапливании рецепторов: одна и та же окаймленная ямка может собрать около 1000 рецепторов разного класса. Однако у фибробластов кластеры рецепторов ЛНП расположены в зоне окаймленных ямок даже в отсутствие лиганда в среде.

Дальнейшая судьба поглощенной частицы ЛНП заключается в том, что она подвергается распаду в составе вторичной лизосомы . После погружения в цитоплазму окаймленного пузырька, нагруженного ЛНП, происходит быстрая потеря клатринового слоя, мембранные пузырьки начинают сливаться друг с другом, образуя эндосому - вакуоль, содержащую поглощенные ЛНП-частицы, связанные еще с рецепторами на поверхности мембраны. Затем происходит диссоциация комплекса лиганд-рецептор, от эндосомы отщепляются мелкие вакуоли, мембраны которых содержат свободные рецепторы. Эти пузырьки рециклируются, включаются в плазматическую мембрану, и тем самым, рецепторы возвращаются на поверхность клетки. Судьба же ЛНП состоит в том, что после слияния с лизосомами, они гидролизуются до свободного холестерина, который может включаться в клеточные мембраны.

Эндосомы характеризуются более низким значением рН (рН 4-5), более кислой средой, чем другие клеточные вакуоли. Это связано с наличием в их мембранах белков протонного насоса, закачивающих ионы водорода с одновременной затратой АТФ (Н + -зависимая АТФаза). Кислая среда внутри эндосом играет решающую роль в диссоциации рецепторов и лигандов. Кроме того, кислая среда является оптимальной для активации гидролитических ферментов в составе лизосом, которые активируются при слиянии лизосом с эндосомами и приводят к образованию эндолизосомы , в которой и происходит расщепление поглощенных биополимерв.

В некоторых случаях судьба диссоциированных лигандов не связана с лизосомным гидролизом. Так в некоторых клетках после связывания рецепторов плазмолеммы с определенными белками, покрытые клатрином вакуоли погружаются в цитоплазму и переносятся к другой области клетки, где сливаются снова с плазматической мембраной, а связанные белки диссоциируют от рецепторов. Так осуществляется перенос, трансцитозис, некоторых белков через стенку эндотелиальной клетки из плазмы крови во межклеточную среду (рис. 141). Другой пример трансцитоза - перенос антител. Так у млекопитающих антитела матери, могут передаваться детенышу через молоко. В этом случае комплекс рецептор-антитело остается в эндосоме без изменений.

Фагоцитоз

Как уже говорилось, фагоцитоз является вариантом эндоцитоза и связан с поглощением клеткой крупных агрегатов макромолекул вплоть до живых или мертвых клеток. Так же как и пиноцитоз, фагоцитоз может быть неспецифическим (например, поглощение фибробластами или макрофагами частичек коллоидного золота или полимера декстрана) и специфическим, опосредуемым рецепторами на поверхности плазматической мембраны фагоцитирующих клеток. При фагоцитозе происходит образование больших эндоцитозных вакуолей - фагосом , которые затем сливаясь с лизосомами образуют фаголизосомы .

На поверхности клеток, способных к фагоцитозу (у млекопитающих это нейтрофилы и макрофаги) существует набор рецепторов, взаимодействующих с белками-лигандами. Так при бактериальных инфекциях антитела к белкам бактерий связываются с поверхностью бактериальных клеток, образуя слой, в котором F c -области антител смотрят наружу. Этот слой узнается специфическими рецепторами на поверхности макрофагов и нейтрофилов, и в местах их связывания начинается поглощение бактерии путем обволакивания ее плазматической мембраной клетки (рис. 142).

Экзоцитоз

Плазматическая мембрана принимает участие в выведении веществ из клетки с помощью экзоцитоза - процесса, обратного эндоцитозу (см. рис. 133).

В случае экзоцитоза, внутриклеточные продукты, заключенные в вакуоли или пузырьки и отграниченные от гиалоплазмы мембраной, подходят к плазматической мембране. В местах их контактов плазматическая мембрана и мембрана вакуоли сливаются, и пузырек опустошается в окружающую среду. С помощью экзоцитоза происходит процесс рециклизации мембран, участвующих в эндоцитозе.

С экзоцитозом связано выделение синтезированных в клетке разнообразных веществ. Секретирующие, выделяющие вещества во внешнюю среду, клетки могут вырабатывать и выбрасывать низкомолекулярные соединения (ацетилхолин, биогенные амины и др.), а также в большинстве случаев макромолекулы (пептиды, белки, липопротеиды, пептидогликаны и др.). Экзоцитоз или секреция в большинстве случаев происходит в ответ на внешний сигнал (нервный импульс, гормоны, медиаторы и др.). Хотя в ряде случаев экзоцитоз происходит постоянно (секреция фибронектина и коллагена фибробластами). Сходным образом из цитоплазмы растительных клеток выводятся некоторые полисахариды (гемицеллюлозы), участвующие в образовании клеточных стенок.

Большинство секретируемых веществ используется другими клетками многоклеточных организмов (секреция молока, пищеварительных соков, гормонов и др.). Но часто клетки секретируют вещества и для собственных нужд. Так например рост плазматической мембраны осуществляется за счет встраивания участков мембраны в составе экзоцитозных вакуолей, часть элементов гликокаликса выделяется клеткой в виде гликопротеидных молекул и т.д.

Выделенные из клеток путем экзоцитоза гидролитические ферменты могут сорбироваться в слое гликокаликса и обеспечивать примембранное внеклеточное расщепление различных биополимеров и органических молекул. Огромное значение примембранное неклеточное пищеварение имеет для животных. Было обнаружено, что в кишечном эпителии млекопитающих в зоне так называемой щеточной каемки всасывающего эпителия, особенно богатой гликокаликсом, обнаруживается огромное количество разнообразных ферментов. Часть этих же ферментов имеет панкреатическое происхождение (амилаза, липазы, различные протеиназы и др.), а часть выделяется собственно клетками эпителия (экзогидролазы, расщепляющие преимущественно олигомеры и димеры с образованием транспортируемых продуктов).

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-15